Zawał mięśnia sercowego u nowonarodzonych myszy, model regeneracji serca
May 24th, 2016
Ten protokół opisuje wysoce powtarzalny model regeneracji serca poprzez chirurgiczną indukcję zawału mięśnia sercowego w lewej komorze myszy po urodzeniu 1. dnia. Metoda polega na indukcji znieczulenia hipotermicznego i podwiązaniu lewej przedniej zstępującej tętnicy wieńcowej.
Ogólnym celem tej procedury chirurgicznej jest powtarzalne wywołanie zawału mięśnia sercowego u nowonarodzonych myszy. Metoda ta może pomóc odpowiedzieć na kluczowe pytania dotyczące regeneracji serca, takie jak to, jakie mechanizmy wspierają regenerację u noworodków i w jaki sposób można promować regenerację serca u dorosłych po zawale mięśnia sercowego. Główną zaletą tej techniki jest to, że lewa przednia zstępująca tętnica wieńcowa lub LAD może być uwidoczniona, aby zapewnić wysoce powtarzalne podwiązanie LAD w sercu noworodka myszy.
Zmiany w czynnościach serca po podwiązaniu LAD można ocenić za pomocą echokardiografii. Przed rozpoczęciem zabiegu należy umieścić znieczulone szczenię w prawej bocznej pozycji odleżynowej na lodzie pod mikroskopem operacyjnym i potwierdzić odpowiedni poziom sedacji poprzez brak reakcji na uszczypnięcie palca u nogi i ogona. Następnie delikatnie zdezynfekuj klatkę piersiową jodem powidonu, a następnie wacikiem na bazie etanolu.
Następnie użyj kleszczy, aby ostrożnie podnieść skórę między mieczykowatą a lewą pachą i wykonaj nacięcie kilka milimetrów poniżej lewej przedniej nogi. Za pomocą nożyczek przetnij leżącą poniżej warstwę mięśni piersiowych, a następnie otwórz parę kleszczy wzdłuż mięśni i żeber w czwartej przestrzeni międzyżebrowej, aby wykonać delikatną torakotamię. Wizualizuj lewą przednią zstępującą tętnicę wieńcową wyłaniającą się z lewej małżowiny usznej za żyłą płucną i schodzącą poza wielką żyłę sercową.
Lokalizacja tętnicy wieńcowej ma kluczowe znaczenie dla odtwarzalności techniki. Aby zapewnić wizualizację tętnicy, podczas zabiegu utrzymuj temperaturę ciała myszy w zakresie od ośmiu do 15 stopni Celsjusza. Następnie użyj igły o średnicy 007 ml, aby wprowadzić nylonowy szew 11-0 pod tętnicą przez środkową komorę poniżej lewej małżowiny usznej i podwiązać tętnicę.
Niedokrwienie potwierdza się blednięciem mięśnia sercowego poniżej miejsca szwu. Następnie użyj igieł o średnicy 0,15 ml, aby umieścić dwie igły 8-0 Nylonowe szwy żebrowe bez wiązania, aby zapewnić, że oba szwy są umieszczone bez uszkodzenia narządów wewnętrznych, takich jak płuca. Następnie zawiąż szwy żeber, aby zamknąć nacięcie klatki piersiowej i przesuń mysz na sterylny ręcznik chirurgiczny na poduszce grzewczej o temperaturze 37 stopni Celsjusza.
Zamknij mięśnie i skórę za pomocą więcej 8-0 szwy nylonowe. Następnie użyj wacika etanolowego, aby delikatnie usunąć jod powidonu i krew. Gdy zwierzę w pełni wyzdrowieje ze znieczulenia, wytrzyj je pościelą z klatki matki zastępczej, aby zmniejszyć ryzyko odrzucenia i kanibalizacji przez matkę, a następnie zwróć szczenię matce zastępczej.
Obserwuj zachowanie przybranej matki w stosunku do szczeniaka co 10 do 15 minut przez dwie do trzech godzin, aby potwierdzić akceptację szczeniaka. Aby zmierzyć rozmiar zawału mięśnia sercowego po czterech do sześciu godzinach z matką zastępczą, szczenię jest poddawane eutanazji przez przedawkowanie izofluoranu, a następnie dekapitację. Następnie chwyć dolną klatkę piersiową i przetnij żebra i mięśnie wzdłuż lewej środkowej linii pachowej od przepony do pachy.
Trzymając nożyczki pod kątem poprzecznym, ostrożnie przeciąć membranę od lewej do prawej strony. Następnie chwyć klatkę piersiową i przetnij prawą stronę żeber i mięśni wzdłuż prawej środkowej linii pachowej. Użyj nożyczek, aby usunąć wszystkie połączenia naczyniowe z sercem.
Następnie chwyć podstawę serca i wyjmij ją z jamy klatki piersiowej. Za pomocą chirurgicznej żyletki ze stali węglowej przekrój serce wzdłuż krótkiej osi w środku między szwem a wierzchołkiem serca, a następnie drugie cięcie na szwie. Następnie umieść skrawki w 1% TTC w temperaturze pokojowej na 10 do 15 minut, uważnie obserwując próbki, aby uniknąć nadmiernego przebarwienia.
Od 24 do 48 godzin po operacji LAD czynność serca ocenia się za pomocą echokardiografii. Zabezpiecz szczeniaka w pozycji leżącej na rozgrzanym doku z nosem w stożku anestezjologicznym i nałóż wstępnie podgrzany żel echo na lewą część klatki piersiowej. Następnie uzyskaj widok wzdłuż mostka w długiej osi lewej komory poniżej szwu za pomocą sondy ultrasonograficznej 40 Mhz.
Następnie obróć sondę o 90 stopni i uzyskaj przymostkowy widok krótkiej osi, rejestrując obrazy echokardiograficzne w trybie końcowym. Końcowe rozkurczowe i końcowe skurczowe wewnętrzne średnice lewej komory można zmierzyć na podstawie obrazów trybu końca krótkiej osi. W badaniu histologicznym po trzech dniach od zawału mięśnia sercowego obserwuje się typowe objawy zawału, w tym naciekanie komórek zapalnych.
W siódmym dniu tkanka lewej komory wydaje się normalna, a do 21 dnia tkanka serca całkowicie się zregenerowała. W sumie 13 operacji podwiązania lewej przedniej zstępującej tętnicy wieńcowej 100% serc zostało zawałowanych ze średnią wielkością zawału 36%Aby dodatkowo potwierdzić indukcję zawału, echokardiografię można wykonać 24 i 48 godzin po zabiegu. W tym reprezentatywnym doświadczeniu, po 24 godzinach od zawału mięśnia sercowego, frakcja wyrzutowa i skrócenie frakcyjne uległy znacznemu zmniejszeniu.
Po 48 godzinach frakcja wyrzutowa i frakcyjne skrócenie uległy dalszemu zmniejszeniu w porównaniu ze zwierzętami kontrolnymi, które nie wykazały żadnej redukcji. Po opanowaniu tej techniki można ją wykonać w ciągu 10 do 15 minut, jeśli zostanie wykonana prawidłowo. Podczas przeprowadzania zawału mięśnia sercowego należy pamiętać o szybkim i dokładnym działaniu, aby zabieg został zakończony w czasie, w którym LAD jest widoczny
.Zgodnie z tą procedurą można wykonać inne metody, takie jak analiza histologiczna, aby odpowiedzieć na dodatkowe pytania dotyczące wpływu różnych metod leczenia na regenerację serca. Rozwój tej techniki toruje drogę naukowcom w dziedzinie biologii serca do zbadania regeneracji serca u myszy. Po obejrzeniu tego filmu powinieneś dobrze zrozumieć, jak powtarzalnie wywołać zawał mięśnia sercowego u nowonarodzonych myszy poprzez wizualizację i podwiązanie LAD.
View the full transcript and gain access to thousands of scientific videos
Przegląd
Ten protokół opisuje metodę chirurgiczną wywołania zawału mięśnia sercowego u myszy noworodków, ułatwiającą badania nad mechanizmami regeneracji serca. Technika ta pozwala na precyzyjne wiązanie lewej gałęzi zstępującej tętnicy wieńcowej, zapewniające możliwość powtórzenia eksperymentu.
Kluczowe komponenty badania
Obszar nauki
- Regeneracja serca
- Zapalenie mięśnia sercowego
- Modele myszy noworodków
Tło
- Rozumienie regeneracji serca jest kluczowe dla rozwoju terapii chorób serca.
- Myszy noworodki mają unikalne zdolności regeneracyjne, które różnią się od dorosłych.
- Wywołanie zawału mięśnia sercowego w kontrolowany sposób jest istotne dla badania tych mechanizmów.
- Ten model pozwala badaczom na wizualizację i ocenę funkcji serca po operacji.
Cel badania
- Zbadanie mechanizmów wspierających regenerację serca u myszy noworodków.
- Zbadanie potencjalnych strategii poprawy regeneracji serca u dorosłych.
- Dostarczenie modelu, który można powtórzyć, dla przyszłych badań nad sercem.
Stosowane metody
- Wywołanie hipotermicznej anestezji u myszy noworodków.
- Wiązanie lewej gałęzi zstępującej tętnicy wieńcowej (LAD).
- Ocena funkcji serca za pomocą echokardiografii.
- Użycie środków dezynfekujących do przygotowania miejsca operacyjnego.
Główne wyniki
- Model chirurgiczny skutecznie wywołuje zawał mięśnia sercowego u myszy noworodków.
- Wizualizacja wiązania LAD poprawia możliwość powtórzenia eksperymentu.
- Zmiany w funkcji serca można skutecznie monitorować po operacji.
- Ten model dostarcza informacji na temat procesów regeneracyjnych w sercach noworodków.
Wnioski
- Ten protokół oferuje niezawodną metodę badania regeneracji serca.
- Wyniki mogą zasugerować strategie poprawy naprawy serca u dorosłych.
- Przyszłe badania mogą opierać się na tym modelu, aby zbadać mechanizmy regeneracyjne.
Często zadawane pytania
Executive Industry Relevance
This neonatal mouse myocardial infarction model provides a reproducible mammalian system to study cardiac regeneration mechanisms, addressing a critical gap in preclinical heart failure research. By enabling visualization and precise ligation of the LAD artery, the model supports mechanistic de-risking of regenerative pathways and target validation for cardioprotective therapeutics. The 21-day complete regeneration endpoint offers a defined window for assessing therapeutic efficacy in a disease-relevant system.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Scientific Value: Enables interrogation of therapeutic hypotheses in postnatal cardiac regeneration pathways.
- Operational Value: Provides a reproducible surgical model for consistent infarct induction across experimental cohorts.
- Predictive Value: Supports target confidence by linking LAD ligation to quantifiable functional decline via echocardiography.
Screening & Assay Development
- Assay Readiness: Generates quantifiable infarct size via TTC staining for compound screening in regeneration studies.
- Quantitative Outputs: Enables longitudinal functional assessment through echocardiography-derived ejection fraction and fractional shortening metrics.
- <Scalability: Standardized 10-15 minute procedure allows for high-throughput surgical induction in neonatal cohorts.
Translational & Preclinical Research
- Disease Relevance: Models ischemic injury in a mammalian system with defined regenerative capacity for preclinical target validation.
- Mechanistic De-risking: Allows temporal tracking of regeneration from acute infarction (3 days) to tissue normalization (7 days) and complete repair (21 days).
- <Translational Continuity: Provides a bridge from discovery to preclinical validation by confirming infarct induction and functional impairment before assessing regenerative outcomes.
Pipeline & Workflow Integration
The model fits within the early discovery continuum, supporting target validation through reproducible disease modeling prior to lead identification efforts in cardiac regeneration.
- Discovery Biology: Enables hypothesis testing of regeneration mechanisms via controlled infarct induction and functional monitoring.
- Analytics: Provides echocardiography and histopathology outputs for quantitative comparison of therapeutic interventions.
- Translational Research: Supports preclinical continuity by establishing a temporal framework for assessing repair mechanisms post-injury.
- Enterprise Reuse: Establishes a standardized surgical platform applicable across multiple cardiac regeneration studies.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Reduces mechanistic ambiguity in cardiac regeneration research through reproducible disease modeling.
- Operational Value: Ensures standardization via visualized LAD ligation and hypothermia-maintained surgical conditions.
- Strategic Value: Improves go/no-go decisions by providing quantifiable infarct and functional endpoints for target prioritization.
- Portfolio Impact: Enables risk-adjusted advancement by defining clear regeneration timelines for therapeutic evaluation.
Implementation Considerations
- Requires expertise in neonatal mouse surgery and microsurgical techniques.
- Necessitates temperature-controlled platforms to maintain hypothermia during artery visualization.
- Demands echocardiography infrastructure for functional assessment at 24 and 48 hours post-surgery.
- Involves histology processing capabilities for TTC staining and infarct size quantification.
- Dependent on foster mother availability for pup recovery and behavioral monitoring post-surgery.
